ZrO-,2--Al-,2-O-,3-復(fù)合陶瓷的制備及其性能研究.pdf

1、本文以醋酸鋯、硝酸鋁為原料，檸檬酸作為絡(luò)合劑，采用溶膠．凝膠法獲得前驅(qū)體，將前驅(qū)體在空氣氣氛中熱分解制備了納米ZrO<,2>/Al<,2>O<,3>復(fù)合陶瓷粉體。采用X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析方法考察了粉體的物相及結(jié)構(gòu)，分析了制備過(guò)程中原料初始濃度及前驅(qū)體熱分解溫度對(duì)粉體性能的影響；利用自制的ZrO<，2>/A1<,2>O<,3>復(fù)合陶瓷粉體和A1<,2>O<,3>、ZrO<,2>兩種單相粉體混合后的混合粉體經(jīng)冷等靜

2、壓成型和常壓燒結(jié)工藝制備了ZrO<,2>/A1<,2>O<,3>復(fù)合陶瓷，分別利用三點(diǎn)彎曲、單邊切口梁(SENB)法等力學(xué)測(cè)試方法和X射線衍射(XRD)、掃描電鏡(SEM)等分析方法，并做了復(fù)合陶瓷與混合陶瓷在力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的分析對(duì)比，討論了ZrO<，2>/A1<,2>O<,3>粉體對(duì)陶瓷力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)的影響。 首先分別在原料初始濃度為0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.6 mol/L、0.8mol/L1.0 m

3、ol/L。相同的熱分解溫度1300℃下制備出納米ZrO<,2>/A1<,2>O<,3>復(fù)合陶瓷粉體，粉體經(jīng)XRD、SEM測(cè)試分析結(jié)果表明，初始濃度為0.6 mol/L最佳，此時(shí)，粉體晶化完全，純度高，粒徑小，平均粒徑為34.25 nm。然后在相同的初始濃度0.6 mol/L，，不同的熱分解溫度1100℃、1200℃、1300℃、1400℃條件下制備出納米．ZrO<,2>/A1<,2>O<,3>復(fù)合陶瓷粉體，粉體經(jīng)XRD、SEM測(cè)試分析結(jié)

4、果表明，1200℃為最佳熱分解溫度，此時(shí)粉體晶化完全，粒度小，分散均勻，且保留了亞穩(wěn)態(tài)的t-ZrO<,2>。 利用復(fù)合粉體(初始濃度分別為0.2 mol/L、0.4 mol/L、0.6 mol/L、0.8mol/L、1.0 mol/L，熱分解溫度都為1200℃、)及一個(gè)混合粉體在相同的冷等靜壓和燒成制度中制各得六組陶瓷試樣，經(jīng)對(duì)六組試樣的力學(xué)性能和顯微結(jié)構(gòu)測(cè)試分析結(jié)果表明，初始濃度為0.6 mol/L條件下所得陶瓷具有最好力學(xué)性

5、能，其抗彎強(qiáng)度和斷裂韌性分別為243.63 Mpa和3.84MPa·m<,12>。分析認(rèn)為，粉體粒度小，可以提高陶瓷的致密度，粒度小于ZrO<,2>的臨界相變尺寸有利于陶瓷在冷卻過(guò)程中保持亞穩(wěn)t-ZrO<,2>，使得亞穩(wěn)t-ZrO<,2>應(yīng)力誘導(dǎo)相變?cè)鲰g對(duì)陶瓷的力學(xué)性能做出貢獻(xiàn)；粉體混合均勻，ZrO<,2>與A1<,2>O<,3>兩種不同粉體在燒結(jié)過(guò)程中相互制約，避免了顆粒的異常長(zhǎng)大，使得晶界擴(kuò)展，材料在斷裂過(guò)程中裂紋擴(kuò)展的路徑曲折，消